研究背景

铝盐是目前应用最广泛的疫苗佐剂，全球超 80% 获批人用疫苗均采用铝佐剂，其优势是可强效激发机体体液免疫，但无法有效诱导细胞免疫，这一短板极大限制了它在多款疫苗中的应用。壳聚糖及其衍生物具备良好生物安全性，既能增强体液免疫，又可激活细胞免疫，还能促进树突状细胞成熟，是改良铝佐剂的理想材料；但普通壳聚糖水溶性差，难以直接与铝盐复配使用，因此开发水溶性壳聚糖衍生物成为研究热点。

纳米颗粒的粒径、电位直接决定佐剂活性与稳定性，200–400 nm 区间的纳米颗粒疫苗递送与免疫增强效果最优。传统铝佐剂颗粒电位偏低，不利于抗原吸附与递送，而水溶性季铵化壳聚糖 N-2-HACC 带有高正电位，将其与硫酸铝复合改性，有望调控颗粒粒径、提升表面电位，同时结合两种材料的优势，研发出可同步激活体液、细胞免疫的新型复合纳米佐剂，为畜禽疫苗升级提供技术支撑。

研究结果

本研究以水溶性 N-2 - 羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖（N-2-HACC）与硫酸铝为原料，通过自组装法合成复合纳米颗粒 N-2-HACC-Al NPs，并系统开展理化表征、稳定性、生物安全性及动物免疫评价试验。图 1通过透射电镜、扫描电镜证实复合纳米颗粒呈规则球形、分散性良好；检测得出颗粒平均粒径为 300.70±24.90 nm，处于 200–400 nm 最优佐剂粒径范围，zeta 电位达 32.28±0.52 mV，高于 30 mV 保证了颗粒体系稳定，可牢固吸附疫苗抗原。能谱与红外光谱结果进一步证明，N-2-HACC 与硫酸铝通过离子键、氢键稳定结合，成功构建复合纳米体系。同时该纳米佐剂具备优异的环境耐受性与热稳定性，在生理缓冲液中性质稳定，100℃下仅失重 4.7%，可耐受常规高温灭菌处理；在溶菌酶环境中 72 h 生物降解率达 37%，生物降解性能良好。细胞毒性试验显示，在 0–1000 μg/mL 浓度范围内，L929 细胞存活率均高于 78%，符合生物材料安全标准，细胞毒性极低。

图1 N-2-HACC-Al NPs 形貌、粒径与电位表征图

研究人员将 N-2-HACC-Al NPs 作为佐剂，制备新城疫（ND）与 H9N2 禽流感（AI）二联灭活疫苗（N-2-HACC-Al/NDV-AIV），以 SPF 雏鸡为动物模型开展体内免疫试验。免疫后 7、14、21 天的检测数据显示，相较于市售商品化二联灭活疫苗、单纯 N-2-HACC 佐剂组，N-2-HACC-Al 复合佐剂组的血清血凝抑制（HI）抗体滴度显著提升，免疫 21 天抗体效价可达 11 log₂，体现出极强的体液免疫增强能力；代表 Th2 型体液免疫的细胞因子 IL-4、代表 Th1 型细胞免疫的关键因子 IFN-γ 含量也大幅升高，其中免疫第 7 天 IFN-γ 水平是商品化疫苗的 2 倍以上。结果证实 N-2-HACC-Al NPs 可同时激活 Th1 与 Th2 型免疫应答，完美解决了传统铝佐剂仅能诱导体液免疫的缺陷。

图2 各组鸡免疫后抗体及细胞因子水平检测结果图

总结与展望

本研究成功制备出理化性质优良、稳定性强、生物安全性高的 N-2-HACC-Al 复合纳米佐剂，该材料融合了季铵化壳聚糖与铝佐剂的优势，不仅优化了颗粒粒径与表面电位，还实现了体液免疫 + 细胞免疫双重激活。应用于新城疫、H9N2 禽流感二联灭活疫苗后，免疫指标全面超越市售产品，充分验证了该复合纳米佐剂在畜禽疫苗领域的实用价值。

该复合铝基纳米佐剂为动物疫苗佐剂的升级换代提供了全新思路与技术方案。后续可进一步优化制备工艺、降低生产成本，开展更大规模动物试验与田间应用试验；同时可拓展其在其他畜禽传染病疫苗、黏膜疫苗中的应用，并深入探究佐剂作用分子机制。随着纳米生物技术的不断发展，这类可平衡多类型免疫应答的复合纳米佐剂，未来在兽用疫苗乃至人用疫苗领域都具备广阔的产业化前景。

来源: Liu J, Guo S, Jin Z, Zhao K. Adjuvanted quaternized chitosan composite aluminum nanoparticles-based vaccine formulation promotes immune responses in chickens. Vaccine. 2023 May 2;41(18):2982-2989. doi: 10.1016/j.vaccine.2023.03.067. Epub 2023 Apr 7. PMID: 37032226.